含风电场的电源规划研究

风电具有一些与火电、水电、核电等常规发电机组不同的特性,如间歇性、波动性、反调峰特性等。本文从电源规划的角度分析了风电场给电力系统带来的影响,并以风电场的接入方式为切入点,研究了含大型风电场的电源规划问题和分布式风电源的选址定容规划问题。其主要研究成果有: 1)提出了基于等效电量频率法的含风电场的电力系统随机生产模拟方法。该方法利用等效负荷频率曲线计算发电机组的启停次数,在生产模拟中保留了负荷和风电机组的时变特性,不仅可以得到常规算法所能得到的生产模拟结果,而且可以评估风电场接入对常规机组造成的开停机影响,以及与火电机组开机、停机等因素相关的动态费用。 2)以等风险度原则为基础,以各检修时段风险度方差最小为目标函数,建立了含风电场的电力系统发电机组检修计划模型,提出了最小累积风险度法和模拟植物生长算法两种求解方法。采用半不变量法结合Gram-Charlier级数展开法求解系统的风险度,考虑了风电场出力的不确定性。最小累积风险度法通过寻找检修区间内累积风险度最小的区间确定待检修机组的检修位置。模拟植物生长算法以发电机组检修的开始时段序号作为决策变量,利用植物的向光性生长机制寻找最优解。 3)提出了含风电场的成本最小化电源规划模型,考虑了系统的调峰能力约束、调频能力约束以及污染物排放量约束。在此基础上,计及上网电价差异对电源规划的影响,按照分解协调的思想建立了净收益最大化双层电源规划模型,上层规划为电源投资决策问题,以发电商总收益最大为目标函数,下层规划为生产优化决策问题,并提出了模拟植物生长算法、最小累积风险度法、等效电量频率法相结合的求解方法。 4)提出了分布式风电源接入现有配电网的选址定容机会约束规划模型,以独立发电商收益最大为目标函数,允许规划方案以一定的置信水平满足节点电压约束和支路功率传输约束;提出了模拟植物生长算法与随机潮流相结合的求解方法,构建了风电机组出力离散化模型,采用基于半不变量的配电网随机潮流方法评估规划方案是否满足概率性约束条件,考虑了分布式风电源可能导致的双向潮流问题。 5)提出了主动管理模式下基于双层规划的分布式风电源选址定容规划模型,打破了被动管理模式下分布式电源接入配电网所遵循的“安装即忘记”原则,以分布式风电源的净收益期望值最大作为上层规划目标,以满足电压和潮流约束下风电源出力切除量期望值最小作为下层规划目标,考虑了主动电压管理在改善支路潮流和节点电压方面的作用,提出了模拟植物生长算法与概率最优潮流算法相结合的求解方法。 相关算例验证了所提出的含风电场的电源规划模型、方法的正确性和有效性。